微波電路設(shè)計(jì)的雙傳輸線理論及PCB布線原理

（1）基于雙線理論的PCB概念

對(duì)于微波級(jí)高頻電路，PCB上每條對(duì)應(yīng)的帶狀線與接地板形成微帶線（不對(duì)稱）。 對(duì)于兩層以上的PCB，它們既可以形成微帶線，也可以形成帶狀線（對(duì)稱微帶傳輸線）。 不同的微帶線（雙面PCB）或帶狀線（多層PCB）相互形成耦合微帶線，從而形成各種復(fù)雜的四端口網(wǎng)絡(luò)，從而形成微波電路PCB的各種特性。

可見(jiàn)，微帶傳輸線理論是微波級(jí)高頻電路PCB設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

對(duì)于800MHz以上的RF-PCB設(shè)計(jì)，天線附近的PCB網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)應(yīng)完全遵循微帶線理論基礎(chǔ)（而不是僅僅將微帶線概念作為提高集總參數(shù)器件性能的工具）。 頻率越高，微帶理論的指導(dǎo)意義就越顯著。

對(duì)于集中式和分布式參數(shù)的電路，雖然工作頻率越低，分布參數(shù)的作用特性越弱，但分布參數(shù)始終存在。 是否考慮分布參數(shù)對(duì)電路特性的影響沒(méi)有明確的界限。 因此，微帶線概念的建立對(duì)于數(shù)字電路及相關(guān)中頻電路的PCB設(shè)計(jì)也具有重要意義。

 微帶理論的基礎(chǔ)和概念以及微波射頻電路和PCB的設(shè)計(jì)理念實(shí)際上是微波雙傳輸線理論的一個(gè)應(yīng)用方面。 對(duì)于RF-PCB布線來(lái)說(shuō)，每條相鄰的信號(hào)線（包括不同邊相鄰的）形成一個(gè)特征，遵循雙線的基本原理（后面會(huì)清楚地描述）。

雖然常見(jiàn)的微波射頻電路在一側(cè)設(shè)有接地板，使得其上的微波信號(hào)傳輸線趨于復(fù)雜的四端口網(wǎng)絡(luò)，從而直接遵循耦合微帶理論，但其基礎(chǔ)仍然是兩線理論 。 因此，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，雙線理論具有更廣泛的指導(dǎo)意義。

總體來(lái)說(shuō)，對(duì)于微波電路來(lái)說(shuō)，微帶理論具有定量的指導(dǎo)意義，屬于兩線理論的具體應(yīng)用，而兩線理論具有更廣泛的定性指導(dǎo)意義。

 值得一提的是，兩線理論給出的所有概念，從表面上看似乎與實(shí)際設(shè)計(jì)工作（尤其是數(shù)字電路和低頻電路）無(wú)關(guān)，實(shí)際上是一種錯(cuò)覺(jué)。雙線理論可以指導(dǎo)電子電路設(shè)計(jì)中的所有概念問(wèn)題，尤其是PCB電路設(shè)計(jì)中。

雖然兩線理論是建立在微波高頻電路的前提下的，但只是因?yàn)楦哳l電路中分布參數(shù)的影響變得顯著，指導(dǎo)意義才顯得尤為突出。在數(shù)字或低頻電路中，與集中參數(shù)分量相比，分布參數(shù)可以忽略不計(jì)，兩線理論的概念變得模糊。

然而，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，如何區(qū)分高頻電路和低頻電路卻常常被忽視。通常有哪些數(shù)字邏輯或脈沖電路？ 最明顯的低頻電路和帶有非線性成分的中低頻電路，一旦某些敏感條件發(fā)生變化，很容易體現(xiàn)出一些高頻特性。 高端CPU的主頻已達(dá)到1.7GHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)微波頻率的下限，但仍然是數(shù)字電路。 由于這些不確定性，PCB 設(shè)計(jì)極其重要。

很多情況下，電路中的無(wú)源器件可以等效為特定規(guī)格的傳輸線或微帶線，并且可以用雙傳輸線理論及其相關(guān)參數(shù)來(lái)描述。

總之，可以認(rèn)為雙傳輸線理論是在綜合所有電子電路特點(diǎn)的基礎(chǔ)上誕生的。因此，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，如果設(shè)計(jì)實(shí)踐中的每個(gè)環(huán)節(jié)都基于雙傳輸線理論所體現(xiàn)的理念，那么相應(yīng)的PCB將面臨很少的問(wèn)題（無(wú)論電路應(yīng)用在什么工作條件下）。